研究正在为先进的基于钻石的电子和量子计算技术带来新的可能性。
想象一下，能够将一个物体放在显微镜下，并通过按下一个按钮，以原子级的精确度重新排列其表面的原子。过去听起来像科幻小说的事情，如今通过最近在《应用表面科学》上发表的开创性研究成为了现实。
“我们的激光技术使得在正常空气条件下对钻石表面进行原子级操控成为可能，”首席研究员梅赫特巴·莫什卡尼博士解释道。
“这种精确度通常只能通过大型复杂的真空系统实现。用简单的激光方法达成这一点令人惊讶。”
研究团队利用深紫外（UV）激光光，制定了一种用于钻石表面精细处理的技术。该方法允许选择性地去除仅1%的单原子层，从而对钻石的表面特性进行无与伦比的控制。
通过采用深紫外激光，团队展示了如何通过精确计时的光脉冲在钻石表面引发局部化学反应。这些反应是由双光子过程引发的，选择性地从最上面的原子层中去除碳原子。
这一创新有望彻底改变电子、量子设备和先进制造等领域，在这些领域，对表面原子排列的微小调整能够极大提高设备的效率。
导电性提升
最令人兴奋的发现之一是，经过激光处理后，钻石表面的导电性显著提高—显示出最高可达七倍的增长。这个增强得到了麻省理工学院林肯实验室合作伙伴的证实。
“我们惊讶于如此轻微的表面变化竟能导致如此显著的导电性提升，”团队负责人理查德·米尔德伦教授说道。
这一成就标志着克服将钻石变为实用半导体材料障碍的重要进展。钻石具有独特的属性，如极好的热导性和抗电失效能力，使其非常适合高功率、高频率电子应用。
工业的速度与可扩展性
该方法不仅精确而且迅速。在当前的实验中，激光能在仅0.2毫秒内去除1%的单层。这种效率使其成为大规模工业使用的一个有前途的选择，包括晶圆处理。
“我们已经证明这一过程既快速又可扩展，”莫什卡尼博士表示。”它为需要先进材料加工的行业提供了一个引人注目的解决方案。”
对量子技术的影响
除了电子学，这一发现对量子技术也有重大影响。钻石表面对于稳定量子计算机中使用的量子态至关重要。以原子精度工程化这些表面的能力对于研究人员和工业来说都是无价的。
“这仅仅是个开始，”米尔德伦教授表示。”我们渴望进一步探索该技术的优化，以充分发挥钻石在电子、量子技术等领域的潜力。”
